科學家精確測量宇宙中的物質總量

新浪科技訊北京時間10月14日消息，據國外媒體報道，宇宙學的一個終極目標就是精確測量宇宙中的物質總量，哪怕是最精通數學的人也會覺得這個任務無比艱鉅。但加州大學河濱分校的一組科學家已經做到了。

根據他們在《天體物理學雜誌》上發表的文章，該團隊確定，物質佔宇宙物質和能量總量的31%，剩餘的由暗能量組成。

論文的第一作者、加州大學河濱分校物理和天文學系畢業生穆罕默德·阿卜杜拉說：“如果讓所有物質均勻地分佈在整個宇宙空間，那麼它的平均質量密度將相當於每立方米只有六個氫原子這樣。但是，由於我們知道80%的物質其實是暗物質，事實上，大多數物質並非由氫原子組成，而是由一種宇宙學家尚未弄明白的物質組成。”

研究團隊確定，物質佔宇宙物質和能量總量的31%。宇宙學家認爲，約20%的物質由規則的或“重子”物質組成，其中包括恆星、星系、原子和生命，而剩下的80%由暗物質組成。暗物質的神祕性質至今無人知曉，但可能包含某些尚未發現的亞原子粒子。

阿卜杜拉解釋說，確定宇宙中物質總量的一個成熟方法是，將觀察到的每單位體積星系團的數量和質量，與數值模擬的預測結果進行比較。由於當今的星系團是由在其自身引力作用下，在過去數十億年坍塌的物質而組成，因此，當前觀測到的星系團數量對宇宙學情況——尤其是物質總量——十分敏感。

“更高比例的物質將帶來更多的星系團，”阿卜杜拉說，“我們團隊面臨的挑戰則是測量星系團的數量，然後確定哪個答案‘更正確一些’。但是我們又很難精確測量任何一個星系團的質量，因爲大多數物質都是黑暗的，我們無法用望遠鏡觀測。”

爲了克服這個困難，以加州大學河濱分校團隊爲首的天文學家率先發明瞭“GalWeight”——利用成員星系的軌道來測量該星系團質量的宇宙學工具。然後，研究人員將他們的工具應用於斯隆數字巡天探測中心的觀測數據，以創建“GalWCat19”，即公開可用的星系團目錄。最後，他們將新目錄中的星系團數量與模擬結果進行比較，從而確定宇宙中的物質總量。